2022届新高考一轮复习 第11章 第4讲高考压轴题之晶体结构的分析与计算教案.docx

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1、第十一章物质结构与性质NSH(2) CU(NH3)4P+难电离，溶液中铜离子浓度很小，无法产生沉淀(4)二者同属于离子晶体，。2一的半径比S2-的小，ZnO晶体的晶格能较大(5) sp3杂化、sp杂化NH：【解析】(1)基态Cu原子核外有四个电子层，最高能层为N；基态Zn原子核外电子排布式Ar 3d104s2,价电子排布式为3d1。4s2；(2) Cu(NH3)4SO4中非金属元素为H、N、O、S,电负性由大到小排序为0NSH；(3)向Cu(NH3)4SO4溶液中逐滴滴加NaOH溶液，未出现浑浊，其原因是 CU(NH3)42+难电离，溶液中铜离子浓度很小，无法产生沉淀；(3) ZnO与ZnS结

2、构相似，均为离子晶体，氧离子半径小于硫离子，则Z nO的晶格能大于ZnS,故ZnO熔点比ZnS高；(5 )HOCH2CN分子中第一个碳原子4条化学键无孤电子对，为sp3杂化， 第二个碳原子2条化学键无孤电子对，为sp杂化；水分子含有10个电子，3 个原子，则与H2。分子互为等电子体的阴离子为NH2；(6) Zn(CN)4F-中Zi?+与碳原子形成配位键，C原子提供孤电子对，锌离子提供空轨道,其表达式为根据晶胞结构，一个晶胞中含有2个锌原子，锌原子占据的空间为gs3nm3x2,金属锌为六方最密堆积,中心小球与底面3个小球构成正四面体构型，则底面边长为2r nm,正四面体的4 L为0.5倍的晶胞的

3、高，则晶胞的高二晶胞的体积=2r nmx2r nmxJX-V6r nm= 872 r3nm3,则金属锌晶体的空间利用率=：兀r nm3x24-(872 r3nm3)= 2 33V2ti O 69.铁、铜、硒是人体必须的微量元素，对于三种元素形成的化合物科学家 有深入的研究。I . (1)氧、硫、硒是同主族元素，三种元素电负性由大到小的顺序为 _(填元素符号)。(2)请写出氧、硫、硒三种元素的最简单氢化物中沸点最高的物质，并说 明理由：o(3)亚硒酸是一种有毒的物质，有还原性，亚硒酸中阴离子的空间构型为一II .常见的铜的硫化物有CuS和Cu2s两种。已知：晶胞中S2-的位置如图1 所示，铜离子

4、位于硫离子所构成的四面体中心，它们的晶胞具有相同的侧视图如 图2所示。已知CuS的晶胞参数为a pm。(4)基态Cu+比CM+稳定的原因是 o(5) CuS晶体中，相邻的两个铜离子间的距离为 pm。(6) Cu2s晶体中，S2-的配位数为 oIII.铁有5、丫、a三种同素异形体，三种晶体在不同温度下能发生转化。b-Fe晶胞中含有 个铁原子。(7) a-Fe晶体的空间利用率为。(9)已知丫-Fe晶胞中铁原子的半径为r,则y-Fe晶胞的体积是【答案】(1) 0SSe (2)水分子间存在氢键，所以H2O的沸点最高 (3) 三角锥形 (4) Cu原子失去1个电子形成Cu+, 3d轨道全满达到稳定状态，

5、 再失去电子较困难(5)巫a(6) 8(7) 2(8) 52.4%(8) 166 2【解析】(1)同主族元素自上而下电负性依次减小，所以电负性：0SSe；(2)氧、硫、硒三种元素的最简单氢化物分别为H2O、H2S. H2Se,由于 水分子间存在氢键，所以H2O的沸点最高；(3)亚硒酸中阴离子为SeOr,中心原子的价层电子对数为3+臂丑=4,孤电子对数为1,所以空间构型为三角锥形;(4)原子轨道中电子处于半满、全满、全空时最稳定，Cu原子失去1个电 子形成Cu+, 3d轨道全满达到稳定状态，再失去电子较困难，所以基态Cu+比基 态012+稳定；(5)据图可知晶胞中S2-的个数为8x： + 6x=

6、a2+b2得a=治。1个晶胞中有2个原子，故空间利用率主3v晶胞442x-nr32x-7ir3r-x 100% =x 100% =x 100% =4=68%18面心立方最密堆积：如图所示，原子的半径为r,面对角线为4r, a=2也r，V晶胞=a3 = （2也r）3=165”j个晶胞中有4个原子，则空间利用率=糕生v晶胞如。=久加。=叵% 1642r36六方最密堆积：如图所示，原子的半径为r,底面为菱形（棱长为2r,其r, V 晶胞=Sx2h = 2-中一个角为60）,则底面面积S = 2rx，5r=2，5r2, h =r 4 3r2x2xJV2x1兀N己1个晶胞中有2个原子，则空间利用率=3、

7、100%=T一V晶胞8y 2rxl00%=-34% 6(5)立方CuO晶胞结构如图所示。其中Cu2+的配位数为 o Na代表阿伏加德罗常数的值，晶胞参数为apm,则其晶体密度为 gcm-3(用代数式表示)。【答案】3d104sl空轨道 BaCuSi4O10(1) sp3 平面三角形(3)原子 分子(4) MgO和BaO都是离子晶体，Mg2+和Ba2+所带电荷相同，半径 前者更小，MgO晶格能更大，熔沸点更高4x80”(5) 6 7rTx10【解析】(l)Cu为29号元素，基态Cu原子的价电子排布式为3刖纲1； “中 国蓝”的发色中心是以Cu2+为中心的配位化合物，形成该配位键，Cu2+提供空轨

8、 道；若“中国蓝”(BaCuSixOy)的氧化物形式可表示为BaOCuOxSiO2,化学组 成中 x ： y=2 ： 5,则 x ： (1 + 1+2x)=2 ： 5,解得：x=4,则 y=10,其化学式为 BaC uSi4Oi(),故答案为：3甲咏1；空轨道;BaCuSi4Oio;(2) SiO;四面体结构中Si原子的价层电子对数=4+J(4+4-4x2)=4, Si原 子采用sp3杂化；CO；-中C的价层电子对数=3+T(4+2-3x2)=3, C采用sp2杂化， CO：的立体构型为平面三角形，故答案为：sp3；平面三角形；(3) SiO2属于以共价键结合形成空间网状结构的晶体为共价晶体，

9、CO2属 于以分子间作用力结合形成的晶体为分子晶体，分子晶体的熔点小于原子晶体的 熔点，则熔点CO2SiO2，故答案为：原子；分子；(4) MgO和BaO都是离子晶体，Mg2+和Ba2+所带电荷相同，但Mg2+半径 小于Ba2+半径，MgO晶格能更大，熔沸点更高，故答案为： =2a2, x=a。镁原子堆积方式类似金刚石，有y=*a。已知lcm=1010pm晶胞体积为(axl()-io)3 cm3,代入密度公式计算即可。4 .微粒间距离的计算Cu与F形成的化合物的晶胞结构如图所示，若晶体密度为a gcm、，则Cu 与F最近距离为 pm。(阿伏加德罗常数用Na表示,列出计算表达式，不用化简；图中。

10、为Cu,。为F)【答案】小加蕊1S【解析】设晶胞的棱长为X cm,在晶胞中，Cu的数目：8x1+6x1=4； F o Z的数目：4,其化学式为CuF。a-x3-NA=4M（CuF）, x=:用温画。最短距离 d,lMA为小立方体对角线的一半，小立方体的体对角线为拈）（夕+ =孚 以最短距离为坐y警fxio】。pmo5 .金属晶胞中原子半径的计算用晶体的X 射线衍射法对Cu的测定得到以下结果:Cu的晶胞为面心立方 最密堆积（如图），已知该晶体的密度为9.00 g-cm-3,晶胞中该原子的配位数为一; Cu的原子半径为 cm（阿伏加德罗常数为Na,要求列式计算）。【答案】12乎 而探看I】。一&3

11、 /4x64【解析】设晶胞的边长为a cm,则a3.pNA=4x64, a=亲=面对角线1 p I、AO As Ga【答案】原子晶体 共价键 生也23422x100%【解析】GaAs的熔点为1238C,密度为pg-cm-3,其晶胞结构如图所示，熔 点很高，所以晶体的类型为原子晶体，其中Ga与As以共价键键合。根据晶胞 4结构可知晶胞中Ca和As的个数均是4个，所以晶胞的体积是五上22。二 p者的原子半径分别为rGa pm和FAS pm,阿伏加德罗常数值为Na,则GaAs晶胞 中原子的体积占晶胞体积的百分率为4xg兀(喧+琮*10-3 * 1 0 0 % = -4x(MGa+MAs)4.xlO-

12、Ap( + rJ)xi()()%o7.综合计算的考查(1)甲醛与新制Cu(OH)2悬浊液加热可得砖红色沉淀CU20,已知CU20晶胞 的结构如图所示：在该晶胞中，Cu+的配位数是 o若该晶胞的边长为apm,则Cu2O的密度为 g.cm，(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为Na)。(2)碑化线为第三代半导体材料，晶胞结构如图所示，碎化钱晶体中最近的 碑和铁原子核间距为a cm,碑化线的摩尔质量为bg-m。，阿伏加德罗常数的值 为Na,则碑化钱晶体的密度表达式是 g-cm_3o(3)晶胞有两个基本要素：原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位( n 0,0,- 置，LiZnAs基稀

13、磁半导体的晶胞如图所示，其中A处Li的原子坐标参数为(B处刖的原子坐标参数为UN； C处Li的原子坐标参数为 o晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知LiZnAs单晶的晶胞参数a=594pm,Na表示阿伏加德罗常数的值，则其密度为 gcm-3(列出计算式即可)。p 594 pm (4)元素铜的单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所 示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。若已知铜元素的原子半径为dem,相对原子质量为M, Na代表阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度为 gpm、(用含M、d、NA的代数式表示)。(5)金属银与锢(必)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构如图

14、。O 1上O 1上储氢原理：锢银合金吸附H2, H2解离为原子，H原子储存在其中形成化 合物。若储氢后，氢原子占据晶胞中上下底面的棱心和面心，则形成的储氢化合 物的化学式为测知镯银合金晶胞体积为9.0x1。-23cm3,则锢银合金的晶体密度为(列出计算式即可)。16x2+64x43 甬 (1 14x147答案2 (axlO-lo)3A义炉丫必M4343/=-; LaNi.H,g-cm4V2d37VA5 39.0x10-23Na【解析】(I)根据氧化亚铜的化学式和晶胞结构分析，在该晶胞中，每个o 2-和4个Cu+相连，每个Cu+和2个02湘连，故Cu+的配位数是2；根据氧化6 x 2 + 64

15、x 4亚铜的晶胞结构可知，晶胞的质量为一N一g ,若该晶胞的边长为axW-I0cm,6 x 2+64 x 4则晶胞的体积为不x 10-30cm3,则Cu2O的密度为n -3/俨gW； 17、X d X 1U(2)碎化钱晶体中最近的碑和钱原子的核间距为晶胞体对角线长的则晶胞4a的棱长为耳cm,每个晶胞中含有4个碑原子和4个钱原子，所以密度表达式为111根据晶胞结构可知，C处Li的原子坐标参数为IZ L ，该晶胞中Li、As、Zn原子的个数都为4,根据化学式可知该晶体的密度m 4x1473p= =g-cmV （5.94xW8） &(4)由题图可知铜晶胞中含有的铜原子数目为8x： + 6x： = 4

16、。若已知铜元素的 o 2原子半径为dem,则由图丙知，其晶胞的面对角线长是4dcm,所以晶胞的边长4M是2Vdcm,则该晶体的密度 机_心 gem- 加 a cm。；V (2伍了4 枝M N a(5)根据均摊法，储氢后晶胞中La的个数为8x： = l,Ni的个数为8义4+ 1 = 5, o2H的个数为8xJ + 2x1 = 3,因此该储氢化合物的化学式为LaNi5H3；根据密度的 42+ 4生 _m_434密度为一一获函诉7gcm434定义，晶胞的质量为三g,体积为9.0xl(r23cm3, /VA硕课后作业1.钢的某种氧化物的立方晶胞结构如图所示，晶胞参数为a pmo下列说法 错误的是()A

17、.该轨的氧化物的化学式为VO2B. V原子在该晶体中的堆积方式为体心立方C. V原子的配位数与O的配位数之比为1 : 2D.D.该晶胞的密度为2x51+16x2(axlO-lo)3x6.O2xlO23g-cm 3【答案】C【解析】晶胞中V原子位于顶点和体心，数目为l + 8x!=2；。原子位于上 O下面上和体内，数目为2+4x：=4,二者原子数目之比为1 ：2,故氧化物化学式为VO2,故A正确；晶胞V原子位于顶点和体心，符合体心立方的堆积方式, 故B正确；体心V原子的配位数为6, O原子配位数为3,所以V原子的配位数与。的配位数之比为2 ： 1,故C错误；m=2x51+16x4“33/右一g,

18、 V = aJpm3 = (ax 106.02 x 1023 0)3cm3,2x51+16x2p-y- (axlO-,o)3x6.O2xlO23g-cm-3,故D正确。2.铜与氧元素形成的晶胞如下图所示:晶胞中Cu均匀地分散在立方体内部，a、b的坐标参数依次为(0, 0, 0)、(1,l1、历 3 /4x64为噌a,面对角线的z为Cu原子半径，r=义qqx6 q2x10231,27x10 8 cm6.空间利用率的计算GaAs的熔点为1238,密度为pg-cm，其晶胞结构如图所示。该晶体的类 型为，Ga与As以 键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGag.moH和MAs g-mol1,原子半径分别为FGa pm和fas pm,阿伏加德罗常数值 为Na,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为。